本文提出了以燃油发动机为基础的新型储能-燃油混合动力系统,以一台输出50 kW轴功的发动机为对象,分别开展了压缩空气燃油发动机,液氮燃油发动机混合动力系统的性能分析。结果表明,当发动机尾气温度大于200℃时,两混合动力系统的总体效率均大于单独的燃油发动机系统,其总体输出轴功大幅度提高,并且其相对温室气体排放可以大幅度降低。
提高液氦温区脉管制冷机的制冷量对于冷却超导磁体和氦液化具有重要意义。本文将已成功应用于单级脉管制冷机和4 K G-M制冷机模拟的回热器模拟软件REGEN用于液氦温区脉管制冷机二级回热器的模拟。计算结果显示,脉管制冷机在4.2 K的制冷量一定程度上随着二级质量流量的增加而增大。在此基础上,我们在实验中采用不同质量流量的压缩机对第二级进行...
脉冲管制冷机是一种重要的小型低温制冷机,通常高频脉冲管制冷机采用惯性管加气库的调相方式,然而较大的气库降低了系统的紧凑性。对于直线压缩机,其背腔也具有较大的体积,为提高系统的紧凑性,本文进行了使用压缩机背腔作为气库用于调相脉冲管制冷机的研究工作。研究结果表明采用这种方案的制冷机是可行的,当背腔体积足够大时,通过调整惯性管尺...
介绍了一种新型多曲面槽式太阳能聚光集热系统的工作原理,在计算机上进行三维建模,利用光学分析软件对该聚光集热系统安装平面型接收器和圆柱型接收器进行光线追迹分析,考察了接收器上的接收光束随入射光束角度的变化情况。通过追迹模拟,直观地再现了聚焦光线的分布、焦线宽度、偏心量和光线传输效率随入射偏角的变化。并对两种接收器类型产生的...
设计出60 K温区2 W冷量级别惯性管型单级高频同轴脉冲管制冷机并进行了系统试验,分析研究并获取了最优工作频率和最佳的蓄冷器与脉冲管长度匹配及布置。制冷机典型试验性能为在91 W压缩机输入电功和300 K散热温度的条件下,在60 K获取2 W净制冷量,在60 K的比卡诺效率达到8.8%。
纳米尺度范围内流道分子结构形成的粗糙度将会影响其中的流体流动。本文采用分子动力学方法,以氩为工质,模拟了不同手性的单壁碳纳米管（SWCNT）内流体的流动。结果表明：由于范德瓦耳斯力的作用,流体分子与壁而间有一定的距离。可以看出在壁面附近有两个明显的分层,这是纳米流动中持有的流体密度分层现象。由于不同手性碳纳米管的分子排列具有...
在SOFC/MGT混合分布式能源系统中,选择不同的系统参数将对SOFC乃至SOFC/MGT混合系统的输出特性、安全运行等造成很大的影响。本文建立了一个典型的SOFC/MGT混合系统计算模型,研究了透平入口温度及燃气轮机压比对混合系统性能的影响。结果表明,透平入口温度和压比增大时,系统的输出功率和效率都会下降,而透平入口温度和压比较小时,SOFC及混合系统...
为了通过增加涡轮级负荷减少级数给涡轮减重,本文开展了单级压比为5的高负荷跨音速涡轮的基本分析和初步设计。研究结果表明,基于常规涡轮设计体系,辅以超高负荷涡轮参数选取以及跨音速涡轮叶片造型方法,进行超高负荷跨音速涡轮的设计,能取得满意效果。在设计工况下,涡轮的级效率达90.3%,且变工况性能相对较好,所设计涡轮基本能达到设计的目标。
本文将燃气轮机动态过程问题从牛顿力学体系框架向哈密顿体系推进与转化。文中按哈密顿原理建立了一套新的形式完整的燃气轮机动态数学模型,该模型适用于由对偶变量组成的辛几何空间中用辛算法求解。研究中首次揭示出了（动态过程中）对偶变量之间的内在联系,挖掘出传统方法无法认识到的动态规律（能量守恒的新规律）,并进而可辐射到其它热力系...
实验对比了低速条件下抽吸来流附面层前后某大转角扩压叶栅性能的变化。在叶栅壁面进行了墨迹流动显示,并对叶栅出口截面参数进行了测量。结果表明,入口附面层主要影响的区域是损失比较严重的吸力面/端壁角区。减薄大转角扩压叶栅的入口附面层可有效抑制栅内端壁附近的横向二次流、抑制角区分离、降低损失。当吸气量为入口流量的2.5%时,总压损失...
通过对带有前缘气膜冷却的C3X涡轮叶片的传热和气动试验结果进行计算验证,表明所使用计算方法在对带有冷却射流的跨音涡轮压力及温度进行的预测具有较高的精度,在此基础上针对某型发动机低压涡轮,通过CFD数值模拟研究其叶顶冷却射流对叶顶泄漏流及涡轮性能的影响规律,并通过详细分析叶顶流动揭示该规律产生的原因;然后通过改变不同叶顶间隙大小,...
IGCC系统中新一代先进燃气轮机透平通流部分处于高温高湿的工作环境,因此其内部流动存在固有的复杂的流热耦合问题。为指导燃气轮机透平叶片冷却系统设计必须开展对流热耦合问题的试验与数值研究。本文在一平板气膜冷却流热耦合实验台上开展了模拟新一代燃气轮机透平通流部分高温高湿工作条件的流热耦合机理研究,并进行了数值模拟。研究工作表明...
本文采用高速全流场显示技术和动态应变式测力系统相结合研究了绕圆盘空化器通气空化流动发展过程和动力特性,讨论了通气量对空化流场形态和阻力的影响。结果表明：随着雷诺数增加,绕空化器的通气空化流场经历了初生空化、带状空化、团状空化,阻力系数不断减小,未发生自然空化时,减阻效果明显;随着通气量增加,绕空化器通气空化流场出现了半透明...
为了研究受限空间内的射流影响下的气固两相流动,本文采用数码颗粒图像测速仪（DpIV）系统测量颗粒分布,并开发了一套用于处理DPIV颗粒图片的算法,可用于准确地定量分析通道内的颗粒分布。使用该算法能够获得颗粒在拍摄平面内的二维相对浓度数据,定量分析该数据发现,在同样的流场条件下,射流对气流场和不同粒径颗粒的影响区域存在明显差异。射流...
依据现有的叶片尾迹宽度计算公式,计算了一空调室外机风机叶片的尾迹宽度,然后,以此尾迹宽度为参考基准,设计了两组不同形状和大小的锯齿形叶片尾缘,制作并试验研究了锯齿形尾缘对风机气动噪声的影响规律。结果表明,锯齿尾缘有明显降噪效果,正弦形锯齿较正三角形更好。锯齿尾缘通过降低宽频噪声降噪,而对离散噪声影响很小。采用与叶片尾迹宽度相...
本文在压力23～27 MPa,温度360～420℃的参数范围内,研究了固定床与流化床的流动阻力特性。实验结果表明：传统的计算固定床压降的Ergun公式在超临界水条件下仍可适用,实验值与Ergun公式计算值的平均误差为13.3%。基于固定床及流化床流动阻力特性实验结果拟合了一个适用于超临界水条件下计算流化床最小流化速度的关联式,实验结果与计算结果的平...
本文设计了一个可视化直流道单片电池,通过高倍高速数字摄影装置观察记录了阴极流道壁面和气体扩散层表面的凝结水出现和成长过程,并分析了电池运行温度,阴极气体压力,气体化学当量比以及气体加湿度等参数对阴极流道内液态水的生成和排出的影响。
强烈段塞流是海洋油气开采平台中最具危害的一种流型。本文通过研究强烈段塞流中气液分离器的控制策略,探索分离器排液阀的控制与分离器体积之间的联系,以及阀门开度随时间变化与液位波动的关系。通过对阀门的有效控制,可以减小分离器的体积,并给出分离器排液阀的选用及控制模型。通过对气液分离器采取有效控制,降低强烈段塞流对集输系统的影响,...
钝体后安装分隔板是一种有效的被动控制技术,本文采用有限体积法对非稳态二维层流下的圆柱-分隔板结构绕流进行了数值计算。研究了中等雷诺数（Re=100～500）下,分隔板与来流方向存在夹角时（θ=0°～45°）的圆柱绕流特性。结果表明不同Re数下,圆柱阻力和升力系数等反映流动特性的参数随分隔板偏角而变化;阻力系数最小值对应的分隔板偏角随着Re数...
应用欧拉-欧拉双流体模型,与动网格技术相耦合数值分析往复搅拌流场中气体射流两相流的流动特性及气泡在往复流场内的分布规律。通过调整过程中吹气头的往复运动频率、气体射流速度来分析这些因素对于气泡分布和流场流动特性的影响。数值模拟结果表明,往复搅拌流场中气体射流两相流呈现与搅拌频率一致的周期性,气泡分布随吹气头位置的移动呈螺旋...
孤波中的涡流被认为是波动强化传热传质机理之一。本文通过数值模拟方法计算了溴化锂溶液沿平板降膜的流动过程。利用VOF方法捕捉降液膜的自由流动表面,利用CSF模型考虑表面张力对降液膜流动的作用,重点研究了扰动频率,Re和倾斜角对孤波中的涡流的影响。模拟结果表明,随着入口扰动频率的增加,涡流经历了完全开式涡,半开式涡至消失的过程。随着Re...
通过对一凝汽器的二维数值模拟,研究了湍流黏性系数和湍流扩散系数对凝汽器流动与传热特性的影响。结果表明,湍流参数的取值,对凝汽器不凝结率的计算影响较大,对壳侧压降也有一定影响。在凝汽器数值模拟中,采用两方程的RNGκ-ε模型米确定湍流参数,在管束区内部形成湍流参数较大的区域,能更准确描述凝汽器内的复杂流动。与常湍流参数的模拟相比,采...
本文给出一种弯管和文丘里管组合结构的新型浓淡煤粉燃烧器,并分别对弯管、文丘里管和这种弯管和文丘里管组合结构燃烧器内的气固两相流动进行了数值模拟。采用Euler-Lagrange方法和离散相模型（DPM）研究气固两相流动,气相湍流采用分离涡（DES）模拟方法,固相湍流采用离散随机游动（DRW）模型。结果表明,这三种结构对10μm的小颗粒分离作用都不...
利用激光入射半透明介质时有限体积法（FVM）得到的时域反射和透射信号,结合标准微粒群（PSO）、随机微粒群（SPSO）和多相微粒群（MPPSO）三种不同的智能算法反演短脉冲激光辐照下各项同性散射均匀参与性介质的吸收系数和散射系数,结果表明三种微粒群算法都能够高效准确地反演均匀介质内的光学参数。
以膨胀石墨为无机支撑材料、石蜡为有机相变材料,制备出高导热系数和储热密度的快速热响应复合材料,并构建传热性能测试系统对该复合材料的储/放热性能进行研究分析。研究结果表明,复合材料不仅能在熔融状态下保持形状稳定,而且显著提高了在储/放热过程的传热性能,从而有效地解决了传统相变材料高储热密度和低导热系数之间的矛盾。
为了测试混合吸附剂基质材料石墨的传热传质特性,设计了吸附剂渗透率与导热系数测试装置,首先用平板热源法测试了散装石墨在不同膨胀温度及不同膨胀时间下的导热系数,优选出了石墨的最佳膨胀工艺,然后采用最佳膨胀工艺下的石墨进行固化,以氮气作为气源对固化石墨进行了渗透率研究,以稳态热源加热法对固化石墨进行导热系数测试,结果表明,当固化密...
通过合理简化,建立了百叶窗翅片散热器的耦合传热模型,利用大型CFD软件FLUENT对具有不同结构参数的百叶窗散热器的流体流动和传热性能进行研究。将数值模拟结果与文献试验关联式计算结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性。分析了百叶窗翅片主要结构参数（百叶窗间距、百叶窗倾角、翅片间距、翅片宽度等）对传热因子j和摩擦因子f的影响,并利...
针对激波破坏超声速气膜冷却的机理,本文提出了一种壁面开孔的结构,数值研究结果表明：一方面,壁面开孔的结构能使激波作用的区域壁面附近的压力分布较均匀,从而使近壁区的马赫数分布比不开孔的壁面要高,有利于超声速气膜冷却。同时在激波的作用下,冷却气体可以通过开孔壁面的孔进入槽道内,而在槽内的下游再从孔里流出,保护下游的壁面,这将减少...
本文以圆管管翅式散热器为研究对象,采用数值模拟的方法对圆管管翅式散热器肋侧空气通道主流方向绝对涡通量的特性进行了探讨。给出了肋侧空气通道主流方向绝对涡通量无量纲化参数,二次流雷诺数;横向管间距、肋侧空气流动雷诺数对二次流雷诺数及努塞尔数的影响。
在太阳能塔式热发电空气吸热器工作过程中,吸热器玻璃窗受到聚焦太阳光、环境以及吸热面（体）的复合辐射。本文采用改进蒙特卡罗法、有限容积法,研究了太阳能空气吸热器石英玻璃窗半透明介质内部辐射与导热的耦合换热,研究了不同厚度半透明介质石英玻璃窗在工作面处于不同第三类边界条件下的稳态温度分布。研究表明石英玻璃的厚度和内侧空气温...
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